वैक्यूम कार्ट्रिज हीटर में तापमान ग्रेडियेंट और थर्मल तनाव

जब एक कार्ट्रिज हीटर वायुमंडलीय दबाव पर काम कर रहा होता है, तो संवहन शीतलन तापमान के अंतर को नियंत्रित रखता है। खुली सतहों पर चलने वाली हवा तापमान को संतुलित करने और तनाव से राहत देने में मदद करती है। जब आप उस हवा को दूर खींचते हैं तो तस्वीर बहुत बदल जाती है। निर्वात में, तापमान का अंतर बड़ा हो जाता है, और इससे उत्पन्न थर्मल तनाव एक कार्ट्रिज हीटर को तोड़ सकता है जिसे खुली हवा में काम करने के लिए बनाया गया था।

एक कार्ट्रिज हीटर के बारे में सोचें जो 300 मिमी लंबा है और इसमें एक धातु ब्लॉक है जो 250 मिमी लंबा है और 50 मिमी लंबा बिना गर्म किया हुआ है जो टर्मिनलों तक जाता है। हवा में मौजूद बिना गर्म किया हुआ हिस्सा गर्म हिस्से की तुलना में 50 डिग्री ठंडा हो सकता है। निर्वात में, जहां कोई संवहन नहीं होता है, तापमान का अंतर 200 डिग्री या उससे अधिक तक हो सकता है। वह क्षेत्र जहां गर्म और बिना गर्म किए हिस्से मिलते हैं, तनाव एकाग्रता का केंद्र बन जाता है।


विस्तार में यह अंतर मशीन पर तनाव डालता है। जो भाग गर्म होता है वह ठंडे भाग की तुलना में अधिक बढ़ता है। संक्रमण के समय सामान को दो अलग-अलग तरीकों से खींचा जा रहा है। यह समय के साथ या एक खराब चक्र में दरारें पैदा कर सकता है, खासकर उन सामग्रियों में जो बहुत अधिक लचीली नहीं होती हैं। निर्वात में, जहां विफलताएं बहुत बुरी हो सकती हैं और कभी-कभी बहुत देर होने तक किसी का ध्यान नहीं जाता, थर्मल तनाव से बचना महत्वपूर्ण है।

उत्तर डिज़ाइन से शुरू होता है। कई वैक्यूम कार्ट्रिज हीटरों में अचानक की तुलना में बिजली घनत्व में मध्यम भिन्नता होती है। प्रतिरोध तार को एक परिवर्तनीय पिच के साथ कुंडलित किया जा सकता है, जो तापमान प्रोफ़ाइल को सुचारू करने के लिए ठंडे सिरे के पास वाट घनत्व को कम कर देता है। कुछ डिज़ाइन लंबे ठंडे पिनों का उपयोग करते हैं जो संक्रमण बिंदु को गर्म क्षेत्र से आगे ले जाते हैं, जिससे महत्वपूर्ण सील क्षेत्र में ढाल कम खड़ी हो जाती है।

म्यान के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री इस बात पर प्रभाव डालती है कि यह तनाव को कितनी अच्छी तरह संभाल सकती है। इनकोनेल जैसे निकेल आधारित मिश्र धातु उच्च तापमान पर स्टेनलेस स्टील की तुलना में अधिक मजबूत और अधिक लचीले होते हैं, जिससे थर्मल थकान से उनके टूटने की संभावना कम हो जाती है। ये सामग्रियां बहुत कठिन साइकिलिंग कार्यों के लिए बेहतर हैं, भले ही स्टेनलेस स्टील आधार तापमान को बनाए रख सकता है।

आप किसी चीज़ को कैसे स्थापित करते हैं इसका थर्मल तनाव पर भी प्रभाव पड़ सकता है। एक कार्ट्रिज हीटर जो दोनों सिरों पर कसकर जकड़ा हुआ है, उस हीटर की तुलना में अधिक तनाव में होगा जो स्वतंत्र रूप से विस्तार कर सकता है। वैक्यूम सिस्टम में, हीटर का अपने माउंटिंग में तैरना सामान्य है, जिसका केवल एक सिरा सकारात्मक रूप से स्थित होता है। तापमान बदलते ही दूसरा सिरा हिल सकता है।

आप जिस क्रम में बिजली चालू करते हैं वह महत्वपूर्ण है। किसी ठंडी चीज़ पर तुरंत शक्ति लगाने से सबसे तीव्र ढाल बनती है। शक्ति को उत्तरोत्तर बढ़ाने से, भागों के बीच तापमान का अंतर न्यूनतम रखा जाता है, और विस्तार अधिक समान रूप से होता है। हीटिंग तत्वों की सुरक्षा के लिए, कई वैक्यूम भट्टियों में प्रोग्राम्ड रैंप दरें बनाई गई हैं।

अनुभव के आधार पर, थर्मल तनाव विफलताएं आमतौर पर तब नहीं होती जब तापमान अपने उच्चतम स्तर पर होता है, बल्कि तब होता है जब यह ठंडा हो जाता है। जब सिस्टम ठंडा हो जाता है, तो गर्म भाग ठंडे भागों की तुलना में तेजी से सिकुड़ता है। यह भंगुर सामग्रियों पर तन्य तनाव डालता है, जो उन्हें तोड़ सकता है। नियंत्रित ताप की तरह, नियंत्रित शीतलन इस खतरे को कम करता है।

संक्षेप में, तापमान प्रवणता और थर्मल तनाव को नियंत्रित करना वैक्यूम कार्ट्रिज हीटर का उपयोग करने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। सिस्टम का हर हिस्सा तनाव को कम करने में मदद करता है, परिवर्तनीय वाट घनत्व जैसी डिज़ाइन सुविधाओं से लेकर रैंपिंग पावर जैसी परिचालन तकनीकों तक। पेशेवर थर्मल विश्लेषण यह सुनिश्चित करता है कि कार्ट्रिज हीटर का डिज़ाइन और ऑपरेटिंग प्रोफ़ाइल गंभीर थर्मल चक्र वाले सिस्टम के लिए सही है। इससे तनाव कम होता है और हीटर का जीवन बढ़ जाता है।